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陶瓷纖維產品的性能及應用
隨著煉油化工和冶金工業的飛速發展，對于廣泛應用于這兩個行業的耐火材料提出了新的要求，陶瓷纖維以其導熱系數低、抗拉強度高、重燒收縮小、低容重、低蓄熱量、高溫隔熱等特點在各類型工業窯爐的爐襯上得到了越來越廣泛的應用。
對于煉油化工行業來說，加熱爐爐溫比較高，較高能達1350℃。在陶瓷纖維材料未被設計和業主認可以前，常規設計的爐墻及爐**的工作面基本上為輕重耐火澆注料，輕質磚和其他的保溫材料，襯里層的厚度較高一般在300mm以上。主要存在以下缺點：所用耐火材料總量不僅體積大，而且過于笨重，整座加熱爐共約需耐火材料600T以上，給加熱爐材料采購及現場施工帶來非常大的難度；爐墻及爐**錨固磚的吊掛十分不方便，不容易找平；澆注料施工過程中需要現場支模板留設膨脹縫，施工周期長；需要按照材料本身特性曲線進行烘爐，鋼結構用量也比較大，以及加熱爐升降溫速度受到限制等。
綜上所述，傳統方式的高溫加熱爐的砌筑存在很多缺陷，必須加以改進與完善。實踐表明，以陶瓷纖維取代傳統重質耐火材料，用作高溫加熱爐壁襯材料，其前景非常廣闊。
陶瓷纖維作為一種纖維狀高效節能材料，按照其使用溫度不同，可分成以下幾類：普通型（950℃）、標準型（1000℃）、高純型（1100℃）、高鋁型（1200℃）、鋯鋁型（1250℃）、含鋯型（1300-1350℃）以及多晶莫來石型（1350-1400℃左右）等種類。
按照陶瓷纖維產品形態可分為棉、毯、氈、板、紙、布、帶、繩、模塊、纖維噴涂料以及纖維澆注料等多種形態。
陶瓷纖維是一種具有多種不同梯度的使用溫度及對加熱爐氣氛適應性強等特點的產品，可以為高溫加熱爐不同部位使用不同檔次陶瓷纖維產品提供了多項選擇，使設計建造全纖維爐襯結構的高溫加熱爐成為可能，經測算表明，在加熱爐上使用陶瓷纖維的成本比使用傳統重質耐火材料的成本略有減少。這為高溫加熱爐進一步推廣使用陶瓷纖維開辟了廣闊的天地。眾多設計院設計使用山東魯陽股份公司生產的陶瓷纖維多套高溫加熱爐均已在此方面作了實踐，并取得了顯著節能效果。
陶瓷纖維產品的使用施工方法一般主要有以下幾種方式：層鋪式、模塊式、貼面式、纖維噴涂式、纖維澆注料式等種。
層鋪式耐火纖維爐襯
（1）. 結構特點：
層鋪式爐襯是將陶瓷纖維毯、氈、板或其它制品按照要求的厚度鋪設在爐壁鋼板上最后用錨固件加以固定的一種全纖維爐襯結構方式。該類爐襯也是應用較早、較傳統的一種壁襯結構，其結構特點大致概括為：
A. 可根據各層工作溫度選擇由不同材質、體積密度的陶瓷纖維制品組成經濟的絕熱結構。
B. 纖維方向與爐壁傳熱方向平行，壁襯絕熱性能好，可減少壁襯散熱損失。
C. 纖維壁襯采用大尺寸的陶瓷纖維毯（或氈）進行施工，不僅施工速度快，并且爐壁接縫少，提高了層鋪壁襯絕熱性能和節能效果。
（2）. 設計使用中應注意的問題：
A. 層鋪式纖維壁襯錨固件，直接裸露于爐壁熱面，雖然可以選用耐熱合金鋼或陶瓷質的錨固件，但仍然限制了這種纖維壁襯的使用溫度。一般僅適用于1000℃以下的溫度。
B. 層鋪毯式纖維壁襯抗風蝕性能差，一般爐內氣流速度**過10m/s時易產生層狀剝離。
C. 完全采用纖維毯進行層鋪時，抗風蝕性能較差，采用板/毯復合壁襯結構后，可提高抗風蝕性能。
D. 由于錨固件直接暴露于工作熱面，不銹鋼耐熱合金錨固件使用溫度較低，用于高溫時，錨固件易損壞，而采用陶瓷錨固件時，因陶瓷錨固件質脆抗熱震性能差，無法長期使用，需頻繁更換，同時，陶瓷錨固件與不銹鋼錨固件相比，價格相對較高。
因此，對于層鋪式纖維爐襯，可以應用于1000℃以下的爐壁內襯如常減壓、加氫等。但由于層鋪結構特點局限，因此在加熱爐上應用相對少些，但在管道保溫方面可大顯身手。另外，如何找到既耐高溫、強度大、熱穩定好、抗熱震性能優良的錨固件是拓寬層鋪式纖維爐襯應用領域的一條有效途徑。
模塊式纖維爐襯：
模塊式爐襯結構是將陶瓷纖維毯按一定寬度折疊成風琴狀纖維模塊，然后將纖維折疊塊加以一定量的壓縮，并必須在壓縮狀態下捆起來，同時預埋錨固件（有的不預埋，現場施工時直接安裝固定）組成纖維模塊，再通過各種形式與焊接在爐殼鋼板上的金屬錨固件連接固定的一種纖維壁襯結構。
該模塊式纖維壁襯結構的優點是：
A. 施工簡單，安裝方便，節省工時，纖維壁維修時，*大面積拆除，只需更換損壞部位的纖維模塊即可迅速恢復生產。
B. 纖維模塊在加工時，采取了預壓縮，能補償組件在高溫下的收縮，不僅減少了纖維壁襯加熱收縮量，同時，比同條件傳統層鋪式壁襯可提高使用溫度50℃以上。
C. 具有優良的抗風蝕性能，傳統的層鋪式纖維爐襯900℃以下抗風蝕性能較大為10m/s，而模塊式纖維爐襯允許抗風蝕性能可達30 m/s。
D. 纖維模塊的錨固件不暴露于纖維壁襯熱面，*采用昂貴的耐熱合金、陶瓷及氮化物等材質作錨固件，節省投資的同時降低了傳熱，還延長了錨固件的使用壽命。
由于該結構有著多種優點，因此在石化行業的乙烯裂解爐、轉化爐、加氫爐等加熱爐上的應用越來越廣泛。
貼面式纖維爐襯：
（1）. 結構組成及特點：	
貼面式纖維爐襯是采用纖維毯制成纖維條捆，再通過高溫粘結劑粘貼在爐壁上，以獲得良好的耐火隔熱襯里結構形式。它的優點有：
A.可以與其它耐火材料復合使用，能夠顯著增強保溫效果。
B. 可在加熱爐上任意選擇相關部位進行施工，施工方便。
C. 有選擇的使用，可大大降低造價。
設計使用中應注意的問題：
A.缺乏既能與鋼板結合牢固、又耐高溫的成熟、理想粘結劑，現有粘結劑粘貼后在使用中出現過貼面組件脫落現象。
B. 貼面襯較大厚度僅為50mm，厚度小，無法單獨作內襯使用，只能與其它內襯復合使用。
C. 貼面纖維條塊組合件彈性差，相鄰兩組件間補償能力弱。
該結構目前在石化加熱爐上僅個別乙烯裂解爐等高溫爐應用了晶體纖維貼面塊，以增強纖維材料的高溫性能以外，其它等級的貼面塊在石化爐上應用的還不是很多。
纖維噴涂壁襯：
（1）. 結構組成及特點：
陶瓷纖維噴涂料，是以低渣球含量的噴吹陶瓷纖維為原料，加入有機結合劑和無機結合劑配制而成。并通過專用噴涂機施工，獲得陶瓷纖維噴涂纖維壁襯。
特定的噴涂工藝決定了陶瓷纖維噴涂壁襯具有下列特性：
A. 施工方便、迅速，爐壁無接縫，整體性好，不存在爐壁縫間熱損失問題。以利窯爐使用壽命和節能效果的提高。
B. 不僅規則爐壁，特別適于異形爐壁的施工。
C. 壁襯錨固件為埋入式結構，減少了錨固件腐蝕、氧化和熱短路問題。
噴涂壁襯厚度不受限制。噴涂纖維壁襯具有優良的耐熱、絕熱、抗風蝕及抗熱震性能。
（2）. 設計使用中注意的問題：
A.部分廠家生產的噴涂用粘結劑質量不夠理想，常溫及高溫時粘結能力不強，導致噴涂襯里高溫時有坍塌現象。
B. 噴涂粘結劑含有CL—，對不銹鋼爐壁會產生應力腐蝕，易造成壁襯質量事故，這一點在設計中應注意，并對金屬件采取一定的保護措施。
C. 施工完畢，需進行合理養護與烘爐。
D. 施工受環境條件有一定要求，在0℃以下時無法施工。
E. 由于噴涂纖維壁襯中所包含錨固件離工作熱面過近（一般為30—50mm），錨固件所處位置溫度較高，因此，對錨固件材質及耐高溫性能要求非常高，與此同時，由于噴涂內襯中所需錨固件數量較多，錨固件傳熱量較大，導致內襯隔熱性能較差，爐壁外壁溫度較高。所以，一般認為，噴涂纖維壁襯僅適用作溫度較低的爐壁內襯。
纖維可塑料內襯：
（1）. 結構組成及特點：
耐火纖維可塑料是以優質、低渣球含量的噴吹纖維為骨料，加入填料、結合劑、添加劑等制備而成，并具有以下特點：
A. 低容重、低導熱率、良好的高溫強度；
B. 具有良好的可塑性，適宜于用澆注法施工，且施工方便迅速。特別是對形狀、結構復雜的陶瓷壁襯施工容易。壁襯整體性和氣密性好。爐襯局部損壞，可方便的進行修補，節約維修時間，延長使用壽命。
C. 良好的耐壓、抗折性能，使其具有優良的抗風蝕、抗磨損、抗沖擊振動性能和一定承重能力。
D. 陶瓷纖維壁襯澆注后3-6小時即可脫模，并具有一定強度。
E. 對窯爐氣氛適應性強，可用作各種燃料爐壁材料。在可控氣氛窯爐內使用，較定形陶瓷纖維制品穩定。
（2）. 設計和使用中應注意的問題；
A. 施工過程中，加入促凝劑后的可塑料，凝結時間需準確控制，否則會造成施工過程中的不便。
C. 養護及烘爐制度需嚴格按要求執行。
D. 無論是干態供貨，還是濕態供貨，施工現場都需攪拌，施工現場需配備一定的攪拌設備。
根據纖維澆注料本身的性能特點，纖維澆注料壁襯結構現多用于加熱爐爐底、爐墻上的異型部位及對流室等。
由上所述不難看出，陶瓷纖維有著不同的溫度檔次、不同形態的產品，有著多種不同壁襯結構和施工方法，可以針對不同爐型特性進行選擇，因此纖維在耐火保溫領域的應用已形成規模化、功能化、系列化，在各行業得到廣泛應用。
陶瓷纖維在高溫加熱爐上的應用優勢
（1）. 施工方便。高溫加熱爐采用全纖維結構，爐墻厚度可以減少，從而使爐**大梁長度、加熱爐寬、加熱爐占地面積減少，又因為采用低體積密度全纖維爐襯使整個加熱爐總荷載大大降低，基礎開挖深度減小，施工周期可以大大縮短。另外，全纖維壁襯加熱爐維修簡便、迅速、維修工作量小，既可降低維修費用，又可縮短維修周期，提高加熱爐作業率。
（2）. 技術可靠。采用陶瓷纖維壁襯結構，設計及施工過程中，不必考慮膨脹縫問題（因為膨脹縫的留設是設計高溫加熱爐必須重視的問題之一），可大減少設計施工難度，使設計施工更加完善可靠。
（3）. 節約能源。施工完畢后不需要烘爐或采用短時間烘爐（對于采用噴涂施工的加熱爐來說），可以節省部分燃料及烘爐費用，同時采用纖維壁襯結構后，爐子蓄熱損失降低30%左右，因此可節約大量能源，大大降低使用成本，從而增強了企業的市場競爭力。
種種研究分析和實際應用表明，陶瓷纖維在石化加熱爐上的應用將會越來越廣泛，推廣和使用陶瓷纖維已經成為在耐火保溫領域的發展趨勢。














硅酸鋁耐火纖維爐襯的技術性能優勢
硅酸鋁耐火纖維爐襯作為一種輕質、高效的保溫絕熱爐襯，與傳統的耐火材料爐襯相比，具有以下技術性能優勢：
1.低容重：硅酸鋁耐火纖維折疊模塊爐襯比輕質隔熱磚襯輕75%以上，比輕質澆注料襯輕`90%到95%。可大大減輕窯爐的鋼結構負荷，延長爐體使用壽命。
2.低熱容量：爐襯材料的熱容量一般與爐襯的重量成正比，低熱容量意味著窯爐在往復操作中吸收的熱量少，同時升溫的速度加快。硅酸鋁耐火纖維的熱容量僅為輕質耐熱襯里和輕質粘土質陶瓷磚的1/9，大大減少了爐溫操作控制中的能源耗量，尤其對間斷式操作的加熱爐能起到非常顯著的節能效果。
3.低導熱率：硅酸鋁耐火纖維材料在平均溫度400℃時，導熱系數小于0.12W/mk，平均600℃時小于0.22 W/mk，平均1000℃時小于0.28 W/mk。約為輕質粘土磚的1/8，為輕質耐熱襯里的1/10，絕熱效果顯著。
4.施工簡便，*留設膨脹縫，施工人員經過基本培訓即可上崗，施工技術因素對爐襯絕熱效果的影響小。
5.使用范圍廣：隨著硅酸鋁耐火纖維生產及應用技術的發展，硅酸鋁耐火纖維制品已經實現了系列化與功能化，產品從使用溫度上，可以滿足從600℃至1400℃不同溫度檔次的使用要求。從形態上已逐漸形成了從傳統的棉、毯、氈產品到纖維模塊、板、異型件、紙、纖維紡織品等多種形態的二次加工或深加工產品。完全各滿足各行業不同工業爐對陶瓷陶纖制品的使用要求。
6.抗熱震：纖維折疊模塊對劇烈的溫度波動具有特別優良的抵抗性能，在被加熱件能承受的前提下，纖維折疊模塊爐襯可以以任意快的速度加熱或冷卻。
7.抗機械震動：纖維毯或氈具有柔性和彈性，而且不易破損，安裝完畢的整體爐窯在受沖擊或受路途運輸的振動時不易損壞。
8.不需烘爐；*烘爐程序（如：養護、干燥、烘烤、復雜的烘爐過程以及寒冷天氣下的保護措施），爐襯施工完畢即可投入使用。
9.隔音性能好：硅酸鋁耐火纖維能降低頻率小于1000赫茲的高頻噪聲，對小于300HZ的聲波，隔聲能力優于常用隔聲材料，能顯著降低噪聲污染。
10.硅酸鋁耐火纖維爐襯的高熱敏性，更能適應加熱爐的自動化控制。
11.硅酸鋁耐火纖維爐襯的化學性能穩定，除磷酸、氫氟酸和強堿外，其它酸、堿以及水、油、蒸汽均不被侵蝕，與鉛、鋁、銅不浸潤。
















硅酸鋁耐火纖維主要產品形態、技術特性及用途          表2
產 品 結 構 形 態	主 要 技 術 特 性	產    品   用  途
散狀硅酸鋁耐火纖維棉

1.硅酸鋁耐火纖維紡織品用棉
2.硅酸鋁耐火纖維紙用棉
3.硅酸鋁耐火纖維噴涂料、澆注料、可塑料用棉
4.工業窯爐填充料及背襯用纖維棉	纖維直徑≥4.5μm;纖維長度>120mm；渣球含量≤8%；非纖維物質含量≤30可紡率60%。
纖維直徑2-2.5μm;纖維長度≤30mm；渣球含量<10%；
纖維直徑≤3μm;纖維長度≤50mm；渣球含量100mm；渣球含量98%；制品質地柔韌富有彈性。產品尺寸：1200×610×20-50mm	工業窯爐、加熱設備爐襯背襯隔熱材料；制冷設備隔熱材料；房屋建筑隔熱、吸音材料。


硅酸鋁耐火纖維板	體積密度250、280、320 Kg/m3；抗壓強度（厚度壓縮10%）0.5Mpa；
抗折強度≥0.5Mpa；抗風蝕能力≥25m/s；機加工性能優良，產品具有精確幾何尺寸。	工業窯爐壁襯材料，尤其適用于有爐氣沖刷的爐襯材料；工業窯爐看火孔磚、擱絲磚和管套；窯爐不同溫度區分隔、擋火隔板；取代微孔硅酸鈣板用作高溫工業窯爐爐壁背襯隔熱材料，并解決了硅酸鈣板使用中存在的質脆、易碎，施工破損率高，施工性能差及不能用于受水侵蝕等問題。

硅酸鋁耐火纖維紙	體積密度180-240 Kg/m3；
產品尺寸：長20-40m，寬610-1220mm，厚0.5-6.3mm	工業絕熱耐火材料，高溫密封襯墊及高溫防護隔熱材料；電加熱元件、電加熱裝置及儀器設備的電絕緣和隔熱材料；



硅酸鋁耐火纖維澆注料	體積密度0.55-1.0g/cm3；加熱線收縮率≤2.0%；干燥后耐壓強度0.6-0.7Mpa；干燥后抗折強度0.5Mpa；抗風蝕能力≥30m/s；平均溫度700℃，體積密度0.8g/cm3導熱率0.24W/m.k	工業窯爐壁襯或高溫工業爐背襯隔熱層的整體澆注；鋼包蓋的整體澆注；爐門、看火孔磚、看火門等普型、異型預制成型件，硅酸鋁耐火纖維澆注料具有抗風蝕、耐磨損、抗沖擊震動等優良性能，并且對窯爐氣氛適應性強。為此可用在氣流沖刷較高的爐料部位，在可控氣氛中使用，具有良好的穩定性。硅酸鋁耐火纖維澆注料壁襯整體性、氣密性好，爐襯局部損壞，可方便的進行修補，節約維修時間，延長使用壽命。

硅酸鋁耐火纖維噴涂料	體積密度220-250Kg/m3；干燥后耐壓強度20m/s條件下用作爐襯隔熱層。

硅酸鋁耐火纖維布、帶	體積密度500 Kg/m3；有機物含量12%；
產品尺寸：
長30m，寬1m，厚2、3mm（布）
長30m，寬50、75、100mm，厚2、3mm（帶）	隔熱、絕緣材料；高溫撓性密封結構材料或密封襯墊；高溫包扎材料；高溫過濾材料；防火材料；爐門幕簾、溫度分隔材料。
硅酸鋁耐火纖維繩、盤根	體積密度500 Kg/m3；有機物含量12%；產品規格φ8-32mm	不同溫度下作高溫填充料如膨脹縫；高溫密封填料；高溫捆綁材料；取代石棉制品用作管道盤根。

山東淄博高樂耐火材料有限公司是一家集研發、生產、銷售、施工為一體的綜合性**企業，是目前國內耐火材料研究領域的參與者和拓展者。是國內良好的耐火材料研發基地，致力于高溫耐火澆注料和陶瓷纖維的**品質、應用研究。擁有國內良好的CBC-Ⅱ型陶瓷纖維雙面針刺甩絲毯生產線6條線，陶瓷纖維模塊生產線10條，陶瓷纖維紙生產線1條，陶瓷纖維板濕法生產線1條，高溫耐火澆注料生產線、6條，澆注料燒嘴磚生產線1條，是一家重點為石油化工、冶金、建材、玻陶、電子、電力行業服務的骨干企業。生產量為定形陶瓷纖維產品16000噸/年、高溫耐火澆注料產品8000噸/年。公司與山東大學、中國石油大學、山東科技大學以及美國、阿聯酋等**企業和研究機構建立了長期穩定的發展戰略合作聯盟。
公司通過了ISO9001**質量體系認證，并先后獲得“**企業”，”山東省耐火材料生產骨干企業、“AAA級信譽企業”“淄博市誠信企業”等榮譽稱號，并擁有多項**，產品銷售網絡覆蓋全國，并出口至美國、日本、韓國、沙特、阿聯酋、印尼等30多個國家和地區。
嚴格的質量管理體系，高素質的技術團隊，高樂公司將全力為社會提供環保、可靠、節能的原產地系列高溫材料。